Είναι ενεργοποιημένη αλουμίνα αγώγιμο;

Αλουμίνα ενεργούείναι μια απαραίτητη υποστήριξη προσροφητικού και καταλύτη στις χημικές, περιβαλλοντικές και ενεργειακές βιομηχανίες. Αυτό συχνά εγείρει το ερώτημα: Η ενεργοποιημένη αλουμίνα διεξάγει ηλεκτρική ενέργεια; Η απάντηση δεν είναι μια απλή "ναι" ή "όχι", αλλά εξαρτάται από το κράτος και το περιβάλλον του.

Η απλή απάντηση είναι: η καθαρή, ξηρή ενεργοποιημένη αλουμίνα είναι ένας εξαιρετικός ηλεκτρικός μονωτής και δεν διεξάγει ηλεκτρική ενέργεια.

I. Γιατί η ενεργοποιημένη αλουμίνα είναι εγγενώς μη - αγώγιμη;

Η ενεργοποιημένη αλουμίνα είναι ένα πορώδες, εξαιρετικά διασκορπισμένο στερεό υλικό, χημικά μια μορφή οξειδίου του αργιλίου. Με βάση τη θεωρία της μπάντας, η Alumina έχει ένα πολύ ευρύ χάσμα συγκροτήματος, τόσο υψηλό όσο ~ 8-9 eV. Αυτό σημαίνει ότι σε θερμοκρασία δωματίου, τα ηλεκτρόνια στο συγκρότημα σθένους αγωνίζονται να αποκτήσουν επαρκή ενέργεια για τη μετάβαση στη ζώνη αγωγιμότητας, εμποδίζοντας το σχηματισμό ελεύθερων φορέων φορτίου (ηλεκτρόνια ή τρύπες). Κατά συνέπεια, η εγγενής αγωγιμότητά του είναι εξαιρετικά χαμηλή, καθιστώντας το τυπικό μονωτήρα.

Ii. Κάτω από ποιες συνθήκες εκθέτει ενεργοποιημένη αλουμίνα αγωγιμότητα;

Αν και η καθαρή ενεργοποιημένη αλουμίνα δεν είναι - αγώγιμη, μπορεί να παρουσιάσει κάποια αγωγιμότητα υπό ορισμένες συνθήκες ή να χρησιμοποιηθεί σε αγώγιμα σύνθετα υλικά. Αυτό οφείλεται κυρίως στους ακόλουθους παράγοντες:

1. Προσροφημένες ουσίες (ο πρωταρχικός λόγος)

Οι ιδιότητες πυρήνα της ενεργοποιημένης αλουμίνας είναι η μεγάλη επιφάνεια και η ισχυρή ικανότητα προσρόφησης. Μπορεί να προσροφήσει μόρια νερού και διάφορα χημικά από το περιβάλλον.

Προσροφημένο νερό (H₂O): Όταν προσροφημένα, τα μόρια νερού σχηματίζουν ένα λεπτό μεμβράνη νερού στην επιφάνεια της αλουμίνας. Αυτή η μεμβράνη νερού περιέχει ιχνοστοιχεία ιόντων H⁺ και OH (λόγω του αυτοαισθητοποίησης νερού). Όταν η ενεργοποιημένη αλουμίνα εκτίθεται σε υγρασία, αυτό το ιοντικό φιλμ νερού παρέχει μια πορεία για την ιοντική αγωγιμότητα, αυξάνοντας σημαντικά την επιφανειακή αγωγιμότητά της. Μόλις στεγνώσει καλά, οι μονωτικές ιδιότητές του επιστρέφουν.

Προσροφημένοι άλλοι ηλεκτρολύτες: Εάν ενεργοποιηθεί η αλουμίνα προσροφά των ηλεκτρολύτες όπως τα άλατα, τα οξέα και τις βάσεις από το περιβάλλον ή άλλες πηγές, αυτές οι ουσίες θα ιονίζουν και απελευθερώνουν ιόντα, ενισχύοντας περαιτέρω την ιοντική αγωγιμότητά της.

2.

Εάν ορισμένες ακαθαρσίες ιόντων μετάλλων (όπως Na⁺ και Fe⁺) εισάγονται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας παρασκευής ή μετά - επεξεργασία, αυτές οι ακαθαρσίες μπορούν να εισαγάγουν επίπεδα ελαττωμάτων στο κρυσταλλικό πλέγμα αλουμίνας, μειώνοντας την αντίσταση σε κάποιο βαθμό, αλλά γενικά μακριά από το επίπεδο ενός αγωγού.

3. Ως συστατικό σε σύνθετα υλικά

Αυτή είναι η πιο συνηθισμένη εφαρμογή της ενεργοποιημένης αλουμίνας που σχετίζεται με την "αγωγιμότητα". Αν και δεν είναι εγγενώς αγώγιμο, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως:

Υποστήριξη καταλύτη: Καταλυτικά ενεργά πολύτιμα μέταλλα (όπως PT και PD) ή μεταλλικά οξείδια φορτώνονται πάνω στη μεγάλη επιφάνεια της ενεργοποιημένης αλουμίνας. Αυτά τα ενεργά συστατικά είναι τυπικά αγώγιμα ή ημιαγωγικά, καθιστώντας ολόκληρο το σωματίδιο του καταλύτη αγώγιμο σε μακροσκοπική κλίμακα.

Λιθοειδές διαχωριστή μπαταριών λιθίου: σε υψηλό - απόδοση λιθίου - μπαταρίες ιόντων, ένα εξαιρετικά λεπτό στρώμα ενεργοποιημένου αλουμίνα ή άλλου κεραμικού υλικού εφαρμόζεται στον διαχωριστή. Αυτό το στρώμα αλουμίνας εξακολουθεί να είναι μονωτικό. Σκοπός του είναι να βελτιώσει την αντοχή στη θερμότητα του διαχωριστή, τη μηχανική αντοχή και την κατεύθυνση της υγρασίας των ηλεκτρολυτών, αποτρέποντας τα βραχυκυκλώματα μεταξύ των θετικών και των αρνητικών ηλεκτροδίων και όχι για τη διεξαγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Επιτρέπει στα ιόντα λιθίου να διέρχονται μέσω ιοντικής αγωγιμότητας, αλλά παρέχει επίσης ηλεκτρονική μόνωση.

Iii. Περίληψη

Συνοπτικά,αλουμίνα ενεργούείναι ένας μονωτής στο όγκο του. Υποθέτουμε γενικά ότι δεν είναι - αγώγιμο. Οποιαδήποτε αγώγιμη συμπεριφορά που παρουσιάζει οφείλεται σε προσρόφηση επιφάνειας ή ως μέρος ενός σύνθετου υλικού.